(57)【要約】  【課題】  変倍比がきわめて高く、しかも、小型かつ高性能で、製造も容易な撮影光学系を提供する。  【解決手段】  撮影光学系は、撮影対象側から順に、正パワーの第１レンズ群(G1)、負パワーの第２レンズ群(G2)、正パワーの第３レンズ群(G3)および正パワーの第４レンズ群(G4)を有し、第１レンズ群(G1)〜第４レンズ群(G4)の移動でズーミングを行い、第４レンズ群(G4)の移動でフォーカシングを行う。第１レンズ群(G1)の焦点距離をｆ１、広角端での撮影光学系全体の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群(G3)の焦点距離をｆ３、第３レンズ群(G3)に含まれる負パワーのレンズ(L9)の焦点距離および屈折率をそれぞれｆ3nおよびＮ3nで表すとき、６．０≦ｆ１／ｆｗ≦２０．０、−２２０≦ｆ3n／ｆ３≦−０．５、および、Ｎ3n≦１．６５の関係を満たす。【選択図】      図３
2006189598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象からの光を撮像素子上に結像させる撮影光学系において、
撮影対象側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群とを少なくとも有し、第３レンズ群が正のパワーを有する２枚のレンズと負のパワーを有する１枚のレンズを少なくとも含み、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて変倍を行い、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端での当該撮影光学系全体の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズの焦点距離および屈折率をそれぞれｆ3nおよびＮ3nで表すとき、
６．０  ≦  ｆ１／ｆｗ  ≦  ２０．０
−２２０  ≦  ｆ3n／ｆ３  ≦  −０．５
Ｎ3n  ≦  １．６５
の関係を満たすことを特徴とする撮影光学系。
【請求項２】
第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズが第３レンズ群内で最も撮像素子側に位置することを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
【請求項３】
第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズがプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
【請求項４】
第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズの撮影対象側の面および撮像素子側の面の曲率半径をそれぞれＣ3oおよびＣ3sで表すとき、
−１．５  ≦  （Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）  ≦  ０
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
【請求項５】
望遠端での当該撮影光学系全体の焦点距離をｆｔで表すとき、
０．５  ≦  ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2  ≦  １
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
【請求項６】
撮像素子と、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の撮影光学系を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系および撮像装置に関し、特に、撮像倍率が可変で変倍比の高い撮影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルカメラが普及している。また、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末(ＰＤＡ：Personal Digital Assistant)等の情報処理機器にデジタルカメラを組み込むことも一般化している。このような状況のもと、より小型のデジタルスチルカメラが求められるようになっており、撮影光学系にもより一層の小型化が要望されている。
【０００３】
また、光を電気信号に変換する撮像素子も、画素数をはじめとする種々の点で高性能化が進み、デジタルカメラの製品サイクルは短縮の傾向にある。このため、撮影光学系には、単に小型であるだけでなく、高性能かつ製造が容易であることも要求されるようになっている。
【０００４】
さらに、デジタルカメラの撮影光学系としてはズーム光学系が用いられているが、変倍比を従来の２〜５程度から、その２倍以上にすることも求められている。この要求を満たし得る変倍比のきわめて高いズーム光学系は、従来より知られている。例えば、特許文献１には変倍比が１５以上のズーム光学系が開示されている。
【特許文献１】特開平９−９０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来のズーム光学系は変倍比は大きいものの、小型とはいえず、また高性能とも言い難い。例えば、特許文献１のズーム光学系は、広角端での全長が大きく、収差補正も不十分である。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、変倍比がきわめて大きく、しかも、小型かつ高性能で、製造も容易な撮影光学系を提供することを目的とする。また、そのような撮影光学系を備えた小型、高性能かつ低コストの撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、撮影対象からの光を撮像素子上に結像させる撮影光学系は、撮影対象側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群とを少なくとも有し、第３レンズ群が正のパワーを有する２枚のレンズと負のパワーを有する１枚のレンズを少なくとも含み、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて変倍を行い、次の式１、式２、式３の関係を満たすものとする。
６．０  ≦  ｆ１／ｆｗ  ≦  ２０．０                  ・・・式１
−２２０  ≦  ｆ3n／ｆ３  ≦  −０．５                ・・・式２
Ｎ3n  ≦  １．６５                                    ・・・式３
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端での撮影光学系全体の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ｆ3nおよびＮ3nはそれぞれ第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズの焦点距離および屈折率である。
【０００８】
式１は、第１レンズ群の光学的パワーの適切な範囲を規定するものである。ｆ１／ｆｗの値が式１の下限に達しないと、第１レンズ群のパワーが強くなり、前玉の小径化や小型化という点では好ましいが、収差の発生が大きくなり、特に像面湾曲と歪曲収差が多く発生する。それを良好に補正するためには、レンズの追加あるいは非球面の追加が必要となる。これは製造の容易化を妨げることになって好ましくない。また、ｆ１／ｆｗの値が式１の上限を超えると、収差補正上有利ではあるが、前玉径の増大やそれに伴う大型化を招くことになって、好ましくない。
【０００９】
式１に代えて次の式１’の関係を満たすようにすると、さらに小型で高性能の撮影光学系となる。
７．０  ≦  ｆ１／ｆｗ  ≦  １７．０                  ・・・式１’
【００１０】
式２は、第３レンズ群に含まれる負レンズのパワーの適切な範囲を規定するものである。ｆ3n／ｆ３の値が式２の下限に達しないと、負のパワーが小さくなり、第３レンズ群のペッツバール和の補正上、正のパワーを小さくする必要があり、収差補正上は有利であるが、小型化が困難になる。逆にｆ3n／ｆ３の値が式２の上限を超えると、負のパワーが大きくなり、収差補正、特に球面収差やコマ収差の補正が困難になり、好ましくない。
【００１１】
式２に代えて次の式２’の関係を満たすようにすると、さらに高性能の撮影光学系となる。
−２０  ≦  ｆ3n／ｆ３  ≦  −０．７                  ・・・式２’
【００１２】
式３は、第３レンズ群に含まれる負のレンズの屈折率の適切な範囲を規定したものである。通常、第３レンズ群内の負レンズの屈折率は高く設定されるが、それをこのように低くすることにより、正レンズとの屈折率差を少なくし、差が大きい場合に発生する諸収差、特に球面収差やコマ収差の補正を適切に行うことができる。
【００１３】
第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズは第３レンズ群内で最も撮像素子側に配置するとよい。第３レンズ群の負レンズを最も撮像素子側に配置すると、通常、第３レンズ群の最も撮影対象側の正レンズのパワーを大きくすることになって、諸収差、特に球面収差やコマ収差が発生するが、この撮影光学系の第３レンズ群は少なくとも２枚の正レンズを有しているため、正のパワーをこれらのレンズに分散させることができて、諸収差の発生を少なくすることが可能である。
【００１４】
第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズはプラスチックレンズとするのが好ましい。屈折率を低く抑える構成としたことによりプラスチックレンズの使用が可能になり、それを使用することにより、大幅な収差劣化を招くことなく、低コスト化を図ることができる。
【００１５】
さらに、次の式４の関係を満たすようにするとよい。ただし、Ｃ3oおよびＣ3sはそれぞれ第３レンズ群に含まれる負のパワーを有するレンズの撮影対象側の面および撮像素子側の面の曲率半径である。
−１．５  ≦  （Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）  ≦  ０  ・・・式４
【００１６】
式４は、第３レンズ群内の負レンズの形状の適切な範囲を規定するものである。このレンズは、撮像素子側よりも撮影対象側により強い曲率の凹面が向く形状となる。
【００１７】
（Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）の値が式４の下限に達しないと、強い両凹レンズとなり、収差、特に望遠端での像面湾曲や歪曲収差が発生して、その補正が困難になる。（Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）の値が式４の上限を超えると、撮影対象側よりも像側により強い曲率の凹面が向くレンズとなり、収差、特に望遠端の球面収差や広角端の像面湾曲や歪曲収差が発生して、その補正が困難になる。
【００１８】
式４に代えて次の式４’の関係を満たすようにすると、さらに高性能の撮影光学系となる。
−１．０  ≦  （Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）  ≦  ０  ・・・式４’
【００１９】
また、次の式５の関係を満たすようにするとよい。ただし、ｆｔは望遠端での撮影光学系全体の焦点距離である。
０．５  ≦  ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2  ≦  １          ・・・式５
【００２０】
式５は、第３レンズ群の光学的パワーの適切な範囲を規定するものである。ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2の値が式５の上限を超えると、第３レンズ群の焦点距離が長くなり、収差補正上有利であるが、第３レンズ群のパワーは小さくなり、それにより光学系全体の大型化を招くことになって、好ましくない。逆にｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2の値が式５の下限に達しないと、第３レンズ群の焦点距離が短くなり、小型化の点では有利であるが、パワーの増加による収差劣化が生じ、それを補正するためにレンズや非球面の追加が必要となって、好ましくない。
【００２１】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、撮像装置は、撮像素子と、上記のいずれかの撮影光学系とを備えるものとする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の撮影光学系は、第１レンズ群の光学的パワーが適切であり、第３レンズ群に含まれる負レンズのパワーも適切で、さらにその負レンズの屈折率が小さいため、これらのレンズ群による収差の発生が抑えられ、変倍比を大きくするのに適する。また、収差補正のためにレンズや非球面を多くする必要がないため、小型に構成することができ、製造も容易である。このような特長を有する撮影光学系を備えた本発明の撮像装置は、小型、高性能かつ低コストの装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態であるデジタルカメラ１の外観を図１に模式的に示す。図１において（ａ）は前面および上面を表す斜視図、（ｂ）は背面図である。デジタルカメラ１は、本体１０と、本体１０に取り付けられたレンズ鏡胴１１を有している。レンズ鏡胴１１は複数段より成り、撮影時には本体１０の前方に突出し、非撮影時には本体１０に収容し得るように、前後方向に可動に構成されている。レンズ鏡胴１１は、撮影光学系１２を収容し、保持している。
【００２４】
撮影光学系１２は、撮影対象からの光を本体１０に収容されている撮像素子２１（図２参照）に導き、撮像素子２１上に結像させる。撮影光学系１２の焦点距離は可変、つまり、撮影光学系１２はズーム光学系である。
【００２５】
デジタルカメラ１は、前面に光学ファインダーの対物窓１３ａとフラッシュ発光部１４、上面に電源ボタン１５とシャッターレリーズボタン１６、背面に光学ファインダーの接眼窓１３ｂと表示部１７とズームボタン１８と他の操作ボタン１９を備えている。光学ファインダーは撮影対象の光学像を提供し、フラッシュ発光部１４は撮影対象を照明するフラッシュ光を発する。電源ボタン１５は、撮像素子２１をはじめ電力で動作する各部への電力の供給と停止の指示のために操作され、シャッターレリーズボタン１６は、記録用画像の撮影の指示のために操作される。
【００２６】
表示部１７は液晶表示器より成り、撮影した画像およびデジタルカメラ１の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。ズームボタン１８は、撮影光学系１２の焦点距離の設定のために操作される。ズームボタン１８の一端部を押すと、撮影光学系１２の焦点距離が増大する方向に変化し、撮影画角は狭く、撮影倍率は大きくなる。ズームボタン１８の他端部を押すと、撮影光学系１２の焦点距離が減少する方向に変化し、撮影画角は広く、撮影倍率は小さくなる。撮影光学系１２の焦点距離の設定可能な範囲のうち、最長端を望遠端といい、最短端を広角端という。操作ボタン１９は、デジタルカメラ１の諸設定のために操作される。
【００２７】
図２にデジタルカメラ１の構成を模式的に示す。デジタルカメラ１は、撮影光学系１２および表示部１７のほか、撮像素子２１、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、撮影光学系駆動部２５および制御部２６を有している。撮像素子２１はＣＣＤエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は撮像素子２１の出力信号を処理して、撮影した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。操作部２４は前述の諸ボタン１６〜１９の総称であり、使用者の操作を制御部２６に伝達する。
【００２８】
撮影光学系駆動部２５は、いくつかのモータとその駆動力を撮影光学系１２のレンズ群に伝達する伝達機構を有しており（不図示）、撮影光学系１２の焦点距離と焦点位置を設定する。制御部２６は操作部２４を介して与えられる指示に応じて各部を制御する。
【００２９】
撮影光学系１２の構成を図３に示す。撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４を有する。
【００３０】
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、３枚のレンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１０、Ｌ１１より成り、全体として正の光学的パワーを有する。
【００３１】
第３レンズ群Ｇ３内で最も撮像素子２１寄りに位置するレンズＬ９は、負の光学的パワーを有するメニスカスレンズであり、プラスチック材料で作製されている。第３レンズ群Ｇ３の他の２つのレンズＬ７、Ｌ８は正の光学的パワーを有する。
【００３２】
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には、開口径が可変の絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
【００３３】
図３に示した符号ｒ１〜ｒ２５はレンズＬ１〜Ｌ１１、絞りＳ、およびフィルターＦの面である。レンズＬ１〜Ｌ１１およびフィルターＦはそれぞれ２つの面を有する。同一のレンズ（フィルター）の２つの面のうち、符号の数字の値が小さいものの方がより撮影対象に近い面である。例えば、レンズＬ３は面ｒ５と面ｒ６を有するが、面ｒ５が撮影対象側に位置し、面ｒ６が撮像素子２１側に位置する。絞りＳは１つの面ｒ１３のみを有する。なお、絞りＳの面ｒ１３の前後の媒質は空気であり、当然、面ｒ１３の前後で屈折率は変化しない。
【００３４】
レンズＬ７の面ｒ１４、レンズＬ９の面ｒ１９、レンズＬ１０の面ｒ２０およびレンズＬ１１の面ｒ２３はいずれも非球面である。また、レンズＬ１とレンズＬ２は接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間には接着剤が存在する。レンズＬ５とレンズＬ６も接着されており、面ｒ１０と面ｒ１１の間にも接着剤が存在する。同様に、レンズＬ１０とレンズＬ１１も接着されており、面ｒ２１と面ｒ２２の間にも接着剤が存在する。
【００３５】
図３に示した矢印はズーミングに際してのレンズ群Ｇ１〜Ｇ４の位置を表している。矢印の基端が広角端、先端が望遠端に対応する。ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群を移動させて、それらの間隔を変化させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
【００３６】
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．００ｍｍおよび９３．０１ｍｍであり、したがって、変倍比は１５．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．４８である。また、焦点距離が中間の２３．６３ｍｍのときのＦ数は３．８０である。
【００３７】
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表１に示す。表１において、各行の軸上面間隔はその行の面と次の行の面との間隔であり、各行の屈折率およびアッベ数もその行の面と次の行の面の間の媒質の屈折率およびアッベ数（空気については省略）である。屈折率およびアッベ数はｄ線に対するものである。距離の単位はｍｍである。また、ズーミングにより変化する軸上面間隔については、広角端と上記の中間の焦点距離と望遠端での値を、左から順に表している。なお、非球面については符号の末尾にアスタリスク（＊印）を付している。
【００３８】
[表１]
面    曲率半径   軸上面間隔     屈折率    アッベ数
r1      36.504      2.000      1.84666     23.78
r2      26.819      0.010      1.51400     42.83
r3      26.819      5.323      1.49700     81.61
r4    -404.781      0.100
r5      31.719      2.468      1.71300     53.94
r6      47.624      1.000〜17.367〜30.094
r7      34.326      1.100      1.88300     40.79
r8       7.321      6.251
r9     -13.101      0.900      1.49700     81.61
r10     11.795      0.010      1.51400     42.83
r11     11.795      1.922      1.84666     23.78
r12     52.350     19.892〜 4.912〜 1.139
r13       ∞        1.000
r14*     8.012      2.358      1.49700     81.61
r15     54.025      3.490
r16     25.137      2.085      1.49700     81.61
r17    -15.069      1.076
r18    -11.579      1.787      1.62017     24.01
r19*   -81.074      3.745〜 6.537〜27.930
r20*    22.710      2.249      1.53048     55.72
r21    -22.445      0.010      1.51400     42.83
r22    -22.445      1.200      1.62017     24.01
r23*   -56.742      5.527〜13.108〜 1.000
r24       ∞        3.500      1.51633     64.14
r25       ∞
【００３９】
非球面は次の式６で定義している。
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ2／｛１＋（１−ε・Ｃ2・Ｈ2）1/2｝＋ΣＡｋ・Ｈk  ・・・式６
ここで、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高さ、Ｘ（Ｈ）は高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｃは近軸曲率、εは２次曲面パラメータ、ｋは非球面の次数、Ａｋはｋ次の非球面係数である。非球面に関するデータを表２に示す。
【００４０】
［表２］
面r14
ε = 1.0000
A4  = -0.14385512×10-3   A6  =  0.10957696×10-5   A8  = -0.30167871×10-6
A10 =  0.15035683×10-7   A12 = -0.29627049×10-9
面r19
ε = 1.0000
A4  =  0.29082197×10-3   A6  =  0.40469211×10-5   A10 =  0.24079853×10-8
面r20
ε = 1.0000
A4  = -0.19070653×10-3   A6  = -0.51864750×10-5   A8  =  0.24266567×10-6
A10 = -0.79957770×10-8
面r23
ε = 1.0000
A4  = -0.18823628×10-3   A6  = -0.78044761×10-5   A8  =  0.68395083×10-6
A10 = -0.31103475×10-7   A12 =  0.45570138×10-9
【００４１】
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ９の焦点距離および屈折率をそれぞれｆ3nおよびＮ3nで表すとき、ｆ１／ｆｗ＝８．６０４、ｆ3n／ｆ３＝−１．４０１、Ｎ3n＝１．６２である。したがって、前述の式１、式２、式３の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’の関係も全て満たされている。
【００４２】
また、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ９の撮影対象側の面および撮像素子２１側の面の曲率半径をそれぞれＣ3oおよびＣ3sで表すとき、（Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）＝−０．７５０である。したがって、式４の関係は満たされており、式４’の関係も満たされている。さらに、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＝０．６６４であり、式５の関係も満たされている。
【００４３】
撮影光学系１２の収差を図４に示す。図４において、（ａ）は広角端、（ｂ）は上記の中間の焦点距離、（ｃ）は望遠端でのものである。球面収差の線ｄはｄ線の収差、線ｇはｇ線の収差である。線ＳＣは正弦条件不満足量を表している。また、非点収差の線ＤＭおよび線ＤＳはそれぞれメリジオナル面およびサジタル面での収差である。単位は、歪曲の横軸のみ百分率であり、他の軸については全てｍｍである。
【００４４】
本実施形態のデジタルカメラ１の撮影光学系１２は、変倍比が１５．５と大きいが、図４より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても６９ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１１と少なく、非球面の数も４と少ないため、製造が容易である。
【００４５】
以下、他の実施形態のデジタルカメラについて説明するが、撮影光学系以外の構成は第１の実施形態のものと同様なので、重複する説明は省略し、撮影光学系についてのみ述べる。なお、以下に示す図５〜図１０においては図３および図４と同様の表記方法を採用している。また、非球面の定義は前述の式６に従っており、表３〜表８においては表１および表２と同様の表記方法を採用している。
【００４６】
第２の実施形態のデジタルカメラ２の撮影光学系１２の構成を図５に示す。デジタルカメラ２の撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４を有する。
【００４７】
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、４枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、４枚のレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１２、Ｌ１３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。
【００４８】
第３レンズ群Ｇ３内で最も撮像素子２１寄りに位置するレンズＬ１１は、負の光学的パワーを有するメニスカスレンズであり、プラスチック材料で作製されている。第３レンズ群Ｇ３の２つのレンズＬ８、Ｌ１０は正の光学的パワーを有する。
【００４９】
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
【００５０】
本実施形態では、撮影光学系１２は撮影対象側から順に面ｒ１〜ｒ２９を有する。レンズＬ８の面ｒ１６、レンズＬ１１の面ｒ２２、ｒ２３、レンズＬ１２の面ｒ２４およびレンズＬ１３の面ｒ２７はいずれも非球面である。また、レンズＬ１とレンズＬ２、レンズＬ６とレンズＬ７、レンズＬ８とレンズＬ９はそれぞれ接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間、面ｒ１２と面ｒ１３の間、面ｒ１７と面ｒ１８の間には、それぞれ接着剤が存在する。
【００５１】
ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
【００５２】
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．００ｍｍおよび１０５．０４ｍｍであり、したがって、変倍比は１７．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．６０である。また、焦点距離が中間の２５．１１ｍｍのときのＦ数は４．００である。
【００５３】
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表３に示し、非球面に関するデータを表４に示す。
【００５４】
[表３]
面    曲率半径   軸上面間隔     屈折率    アッベ数
r1      49.685      2.000      1.84666     23.78
r2      35.011      0.010      1.51400     42.83
r3      35.011      5.308      1.49700     81.61
r4    -388.072      0.100
r5      30.466      3.320      1.58913     61.25
r6      56.921      1.000〜20.170〜34.480
r7      42.517      1.100      1.77250     49.77
r8       7.334      5.180
r9     -23.235      0.900      1.62041     60.34
r10     21.058      0.100
r11     15.374      0.900      1.49700     81.61
r12     12.149      0.010      1.51400     42.83
r13     12.149      2.449      1.84666     23.78
r14     37.074     25.891〜 6.159〜 1.199
r15       ∞        1.885
r16*     8.377      3.477      1.58913     61.25
r17     25.473      0.010      1.51400     42.83
r18     25.473      1.099      1.80518     25.46
r19     11.220      1.345
r20     13.080      2.385      1.49700     81.61
r21    -15.864      2.000
r22*   -13.119      0.900      1.53048     55.72
r23*   -61.436      3.825〜 4.667〜29.891
r24*    20.056      2.405      1.53048     55.72
r25    -23.047      0.822
r26    -36.355      1.200      1.62017     24.01
r27*   168.449      5.879〜14.027〜 1.027
r28       ∞        3.500      1.51633     64.14
r29       ∞
【００５５】
[表４]
面r16
ε = 1.0000
A4  = -0.10457627×10-3   A6  = -0.25718709×10-5   A8  =  0.80606108×10-7
A10 = -0.31060261×10-8   A12 =  0.25575354×10-10
面r22
ε = 1.0000
A4  =  0.17458504×10-4   A6  =  0.27706170×10-5   A8  =  0.11939172×10-6
A10 =  0.21933088×10-9   A12 =  0.36122704×10-20
面r23
ε = 1.0000
A4  =  0.28908983×10-3   A6  =  0.40707937×10-5   A8  =  0.22238220×10-6
面r24
ε = 1.0000
A4  = -0.65876933×10-4   A6  = -0.25524857×10-5   A8  =  0.11859307×10-6
A10 = -0.24928421×10-8
面r27
ε = 1.0000
A4  = -0.53633713×10-4   A6  = -0.26306127×10-5   A8  =  0.88272987×10-7
A10 = -0.17704644×10-8
【００５６】
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ１１の焦点距離および屈折率をそれぞれｆ3nおよびＮ3nで表すとき、ｆ１／ｆｗ＝９．４５５、ｆ3n／ｆ３＝−１．６９２、Ｎ3n＝１．５３である。したがって、前述の式１、式２、式３の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’の関係も全て満たされている。
【００５７】
また、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ１１の撮影対象側の面および撮像素子２１側の面の曲率半径をそれぞれＣ3oおよびＣ3sで表すとき、（Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）＝−０．６４８である。したがって、式４の関係は満たされており、式４’の関係も満たされている。さらに、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＝０．７４５であり、式５の関係も満たされている。
【００５８】
撮影光学系１２の収差を図６に示す。本実施形態のデジタルカメラ２の撮影光学系１２は、変倍比が１７．５と大きいが、図６より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても７９ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１３と少なく、非球面の数も５と少ないため、製造が容易である。
【００５９】
第３の実施形態のデジタルカメラ３の撮影光学系１２の構成を図７に示す。デジタルカメラ３の撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を有する。
【００６０】
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、５枚のレンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１２、Ｌ１３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第５レンズ群Ｇ５は、単一のレンズＬ１４より成り、正の光学的パワーを有する。
【００６１】
第３レンズ群Ｇ３内で最も撮像素子２１寄りに位置するレンズＬ１１は、負の光学的パワーを有するメニスカスレンズであり、プラスチック材料で作製されている。第３レンズ群Ｇ３の２つのレンズＬ７、Ｌ１０は正の光学的パワーを有する。
【００６２】
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
【００６３】
本実施形態では、撮影光学系１２は撮影対象側から順に面ｒ１〜ｒ３１を有する。レンズＬ４の面ｒ７、レンズＬ８の面ｒ１６、レンズＬ１１の面ｒ２２、ｒ２３およびレンズＬ１４の面ｒ２８、ｒ２９はいずれも非球面である。また、レンズＬ１とレンズＬ２、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ９とレンズＬ１０、レンズＬ１２とレンズＬ１３はそれぞれ接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間、面ｒ１０と面ｒ１１の間、面ｒ１９と面ｒ２０の間、面ｒ２５と面２６の間には、それぞれ接着剤が存在する。
【００６４】
第５レンズ群Ｇ５は固定であり、ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
【００６５】
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．０１ｍｍおよび１０４．９０ｍｍであり、したがって、変倍比は１７．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．６０である。また、焦点距離が中間の２５．１６ｍｍのときのＦ数は４．００である。
【００６６】
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表５に示し、非球面に関するデータを表６に示す。
【００６７】
［表５］
面    曲率半径   軸上面間隔     屈折率    アッベ数
r1      49.495      2.000      1.84666     23.78
r2      34.901      0.010      1.51400     42.83
r3      34.901      5.203      1.49700     81.61
r4    -691.228      0.100
r5      33.472      3.169      1.60300     65.44
r6      69.607      1.000〜21.172〜34.557
r7*     53.264      1.100      1.77250     49.77
r8       7.836      6.376
r9     -10.227      1.000      1.48749     70.44
r10     16.597      0.010      1.51400     42.83
r11     16.597      2.192      1.84666     23.78
r12    586.276     26.823〜 8.838〜 1.516
r13       ∞        1.800
r14      9.949      3.154      1.48749     70.44
r15    244.380      0.898
r16*    18.859      1.972      1.77250     49.77
r17     18.032      1.551
r18     38.097      0.900      1.80610     33.27
r19     10.000      0.010      1.51400     42.83
r20     10.000      3.800      1.49700     81.61
r21    -12.822      3.653
r22*   -10.755      1.200      1.53048     55.72
r23*   -21.337      3.167〜 4.928〜29.279
r24     29.771      2.065      1.58144     40.89
r25    -50.210      0.010      1.51400     42.83
r26    -50.210      0.980      1.84666     23.78
r27   -303.034      3.590〜13.202〜 4.227
r28*   -25.643      1.768      1.53048     55.72
r29*   -15.450      1.000 
r30       ∞        3.500      1.51633     64.14
r31       ∞
【００６８】
[表６]
面r7
ε = 1.0000
A4  =  0.47682540×10-4   A6  =  0.47422721×10-7   A8  = -0.14909735×10-7
A10 =  0.26284016×10-9   A12 = -0.16274244×10-11
面r16
ε = 1.0000
A4  = -0.14609364×10-3   A6  = -0.65176040×10-6   A8  = -0.26701526×10-7
A10 =  0.68837483×10-9   A12 = -0.67312545×10-11
面r22
ε = 1.0000
A4  = -0.84819509×10-4   A6  =  0.70461219×10-5   A8  = -0.28021729×10-6
面r23
ε = 1.0000
A4  = -0.10834851×10-3   A6  =  0.79727593×10-5   A8  = -0.41135391×10-6
A10 =  0.59542428×10-8   A12 = -0.15958390×10-10
面r28
ε = 1.0000
A4  =  0.57113952×10-3   A6  = -0.16328764×10-5   A8  = -0.21069336×10-5
A10 =  0.73337090×10-7
面r29
ε = 1.0000
A4  =  0.90842475×10-3   A6  =  0.16579325×10-4   A8  = -0.43688361×10-5
A10 =  0.13256343×10-6
【００６９】
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ１１の焦点距離および屈折率をそれぞれｆ3nおよびＮ3nで表すとき、ｆ１／ｆｗ＝９．６１０、ｆ3n／ｆ３＝−２．４００、Ｎ3n＝１．５３である。したがって、前述の式１、式２、式３の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’の関係も全て満たされている。
【００７０】
また、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ１１の撮影対象側の面および撮像素子２１側の面の曲率半径をそれぞれＣ3oおよびＣ3sで表すとき、（Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）＝−０．３３０である。したがって、式４の関係は満たされており、式４’の関係も満たされている。さらに、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＝０．７０６であり、式５の関係も満たされている。
【００７１】
撮影光学系１２の収差を図８に示す。本実施形態のデジタルカメラ３の撮影光学系１２は、変倍比が１７．５と大きいが、図８より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても８４ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１４と少なく、非球面の数も６と少ないため、製造が容易である。
【００７２】
第４の実施形態のデジタルカメラ４の撮影光学系１２の構成を図９に示す。デジタルカメラ４の撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を有する。
【００７３】
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、４枚のレンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１１、Ｌ１２より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第５レンズ群Ｇ５は、単一のレンズＬ１３より成り、正の光学的パワーを有する。
【００７４】
第３レンズ群Ｇ３内で最も撮像素子２１寄りに位置するレンズＬ１０は、負の光学的パワーを有するメニスカスレンズであり、プラスチック材料で作製されている。第３レンズ群Ｇ３の２つのレンズＬ７、Ｌ９は正の光学的パワーを有する。
【００７５】
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
【００７６】
本実施形態では、撮影光学系１２は撮影対象側から順に面ｒ１〜ｒ２９を有する。レンズＬ４の面ｒ７、レンズＬ７の面ｒ１４、レンズＬ１０の面ｒ２０、ｒ２１およびレンズＬ１３の面ｒ２６、ｒ２７はいずれも非球面である。また、レンズＬ１とレンズＬ２、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ７とレンズＬ８、レンズＬ１１とレンズＬ１２はそれぞれ接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間、面ｒ１０と面ｒ１１の間、面ｒ１５と面ｒ１６の間、面ｒ２３と面ｒ２４の間には、それぞれ接着剤が存在する。
【００７７】
第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は固定であり、ズーミングは第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
【００７８】
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．００ｍｍおよび１０５．００ｍｍであり、したがって、変倍比は１７．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．６０である。また、焦点距離が中間の２５．１０ｍｍのときのＦ数は４．００である。
【００７９】
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表７に示し、非球面に関するデータを表８に示す。
【００８０】
［表７］
面    曲率半径   軸上面間隔     屈折率    アッベ数
r1      59.712      2.000      1.84666     23.78
r2      35.515      0.010      1.51400     42.83
r3      35.515      5.135      1.49700     81.61
r4    -351.240      0.100
r5      33.930      3.660      1.72916     54.67
r6     106.693      1.000〜18.762〜30.324
r7*    190.681      1.100      1.77250     49.77
r8      10.025      6.192
r9      -9.809      1.000      1.49700     81.61
r10     32.768      0.010      1.51400     42.83
r11     32.768      2.481      1.84666     23.78
r12    -66.763     40.107〜13.774〜 1.300
r13       ∞        1.800
r14*    10.923      3.635      1.58913     61.25
r15    -28.036      0.010      1.51400     42.83
r16    -28.036      2.400      1.80610     33.27
r17     45.900      1.000
r18     19.625      2.500      1.49700     81.61
r19    -57.497      8.334
r20*    -6.587      1.200      1.53048     55.72
r21*   -13.059      2.694〜 2.883〜11.060
r22     20.706      3.076      1.48749     70.44
r23    -12.080      0.010      1.51400     42.83
r24    -12.080      2.006      1.80518     25.46
r25    -19.021      1.482〜 9.864〜 2.599
r26*   -25.419      1.560      1.53048     55.72
r27*   -18.182      1.000〜 1.000〜 1.000
r28       ∞        3.500      1.51633     64.14
r29       ∞
【００８１】
[表８]
面r7
ε = 1.0000
A4  =  0.48037046×10-4   A6  = -0.12998324×10-8   A8  = -0.32660067×10-8
A10 =  0.36726880×10-10  A12 = -0.59543386×10-13
面r14
ε = 1.0000
A4  = -0.44372786×10-4   A6  = -0.20247616×10-6   A8  =  0.43913988×10-8
A10 = -0.60699374×10-9   A12 =  0.15490022×10-10
面r20
ε = 1.0000
A4  = -0.36655741×10-3   A6  =  0.25220861×10-4   A8  =  0.17418822×10-6
A10 = -0.29126750×10-8
面r21
ε = 1.0000
A4  = -0.24718709×10-3   A6  =  0.20036043×10-4   A8  = -0.11982312×10-6
面r26
ε = 1.0000
A4  =  0.40122081×10-3   A6  =  0.53569246×10-5   A8  = -0.31021429×10-6
A10 = -0.20511969×10-7
面r27
ε = 1.0000
A4  =  0.67276552×10-3   A6  =  0.16243678×10-4   A8  = -0.12561839×10-5
A10 = -0.67194647×10-8
【００８２】
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ１０の焦点距離および屈折率をそれぞれｆ3nおよびＮ3nで表すとき、ｆ１／ｆｗ＝８．１５５、ｆ3n／ｆ３＝−１．３１５、Ｎ3n＝１．５３である。したがって、前述の式１、式２、式３の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’の関係も全て満たされている。
【００８３】
また、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーを有するレンズＬ１０の撮影対象側の面および撮像素子２１側の面の曲率半径をそれぞれＣ3oおよびＣ3sで表すとき、（Ｃ3o−Ｃ3s）／（Ｃ3o＋Ｃ3s）＝−０．３２９である。したがって、式４の関係は満たされており、式４’の関係も満たされている。さらに、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＝０．８１１であり、式５の関係も満たされている。
【００８４】
撮影光学系１２の収差を図１０に示す。本実施形態のデジタルカメラ４の撮影光学系１２は、変倍比が１７．５と大きいが、図１０より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても９９ｍｍ程度であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１３と少なく、非球面の数も６と少ないため、製造が容易である。
【００８５】
なお、上記の各実施形態ではスチル画像を撮影するデジタルカメラの例を掲げたが、本発明の撮影光学系は、動画を撮影するデジタルビデオカメラや、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末等の情報処理機器に組み込まれるカメラに採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】各実施形態のデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図（ａ）および背面図（ｂ）。
【図２】各実施形態のデジタルカメラの構成を模式的に示す図。
【図３】第１の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の構成を示す図。
【図４】第１の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図５】第２の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の構成を示す図。
【図６】第２の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図７】第３の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の構成を示す図。
【図８】第３の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図９】第４の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の構成を示す図。
【図１０】第４の実施形態のデジタルカメラの撮影光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【符号の説明】
【００８７】
１〜４  デジタルカメラ
１０    カメラ本体
１１    レンズ鏡胴
１２    撮影光学系
１３ａ、１３ｂ  光学ファインダー窓
１４    フラッシュ発光部
１５    電源ボタン
１６    シャッターレリーズボタン
１７    表示部
１８    ズームボタン
１９    操作ボタン
２１    撮像素子
２２    信号処理部
２３    記録部
２３ａ  記録媒体
２４    操作部
２５    撮影光学系駆動部
２６    制御部
Ｇ１〜Ｇ５  レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１４  レンズ
Ｓ      絞り
Ｆ      ローパスフィルター
ｒ１〜ｒ３１  面
【図１】
2006189598.tif 000003
【図２】
2006189598.tif 000004
【図３】
2006189598.tif 000005
【図４】
2006189598.tif 000006
【図５】
2006189598.tif 000007
【図６】
2006189598.tif 000008
【図７】
2006189598.tif 000009
【図８】
2006189598.tif 000010
【図９】
2006189598.tif 000011
【図１０】
2006189598.tif 000012